Qubit de nióbio integra computação eletrônica e quântica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/09/2022

Uma camada em nanoescala de nióbio supercondutor cresce em cima do semicondutor, facilitando a integração de qubits quânticos com a microeletrônica atual.
[Imagem: Institute of Industrial Science/The University of Tokyo]

Integração quântico-eletrônico

Os processos usados para fabricar processadores eletrônicos de silício amadureceram ao longo de décadas e estão sendo constantemente refinados e aprimorados.

Por outro lado, a maioria das arquiteturas de computação quântica está sendo projetada do zero.

Uma terceira via muito mais promissora seria descobrir meios de integrar as unidades lógicas quânticas aos computadores eletrônicos atuais, o que permitiria não apenas acelerar muito o desenvolvimento desses novos sistemas, como também abriria a possibilidade de adicionar recursos quânticos aos computadores atuais, dando um upgrade quântico em nossos computadores.

E esta terceira via acaba de ser aberta e pavimentada por Atsushi Kobayashi e colegas da Universidade de Tóquio, no Japão.

Kobayashi descobriu como um material supercondutor, o nitreto de nióbio (NbNx), pode ser adicionado a um substrato semicondutor tradicional, à base de alumínio, na forma de uma camada plana e cristalina, criando um qubit totalmente funcional e diretamente conectável aos chips de silício.

Qubit de nióbio

A equipe sintetizou filmes finos de nitreto de nióbio diretamente sobre uma camada de nitreto de alumínio (AlN).

O detalhe é que o nitreto de nióbio é um supercondutor, como a larga maioria dos qubits usados pelos computadores quânticos que estão em estágio mais avançado de desenvolvimento. E sua integração com o alumínio, formando uma estrutura chamada junção Josephson, o transforma em um qubit já totalmente funcional.

Isso foi possível porque os nitretos de nióbio e alumínio apresentam um espaçamento entre os átomos que é semelhante o suficiente para permitir que ambos se cristalizem em camadas totalmente planas, o que é essencial para integrar os qubits dentro de um chip fabricado com a tecnologia atual da microeletrônica.

"A semelhança estrutural entre os dois materiais facilita a integração dos supercondutores em dispositivos optoeletrônicos semicondutores," disse Kobayashi.

Ainda melhor, recentemente outra equipe japonesa demonstrou que qubits de nióbio diminuem os erros dos computadores quânticos.

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